Na tropie masy neutrin

Międzynarodowy eksperyment KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment), zlokalizowany w Instytucie Technologicznym w Karlsruhe (KIT), dokonał ważnego przełomu w fizyce neutrin. Na podstawie danych z ostatnio przeprowadzonych eksperymentów doprecyzowano masę neutrina, czyli mówiąc dokładniej, uzyskano nowy górny limit masy tej ulotnej cząstki, wynoszący 0,8 elektronowolta (eV).

KATRIN wykorzystuje rozpad beta trytu, niestabilnego izotopu wodoru, do określenia masy neutrina poprzez rozkład energii elektronów uwolnionych w procesie rozpadu. Technicznie jest to akcelerator siedemdziesięciometrowej długości, w którym zainstalowano najbardziej intensywne źródło trytu na świecie, jak również gigantyczny spektrometr do pomiaru energii rozpadających się elektronów z wysoką precyzją.

Uważane kiedyś za cząstki bezmasowe, neutrina mają masę spoczynkową, chociaż dokładne masy neutrin wciąż nie są znane. Mamy jedynie kolejne przybliżenia, a niedawne osiągnięcie KATRIN jest jednym z nich. W latach poprzednich na podstawie doświadczeń oscylacji neutrin w eksperymencie Super-Kamiokande określono różnicę między zapachami neutrin na około 0,04 eV. Jest to więc dolne ograniczenie masy jednego z rodzajów (zapachów) neutrin. Górną granicę oszacowano podczas badań kosmologicznych (np. promieniowanie tła, ucieczka galaktyk) na 0,28 eV. Pomiary w KATRIN zaczęły się w 2018 roku. Prace mają być kontynuowane do 2024, a od 2025 do systemu dołączony ma zostać nowy detektor TRISTAN, którego zadaniem będzie poszukiwanie neutrin sterylnych, cząstek będących jedynymi z kandydatek na ciemna materię.

Źródło: www.sciencedaily.com

Mirosław Usidus